Federringe und Scheiben

Federringe: Funktion, Normen (DIN 127, 7980) und praktische Anwendung

Der Federring gehört zu den bekanntesten und am weitesten verbreiteten Maschinenelementen in der Verbindungstechnik. Ob im klassischen Handwerk, im Maschinenbau oder in der Hobby-Werkstatt: Sobald eine Schraubverbindung hergestellt wird, stellt sich die Frage nach der richtigen Sicherung. Oft fällt der Griff automatisch zum Federring. Doch rund um dieses kleine Bauteil gibt es viele technische Details, Normänderungen und Anwendungsregeln, die selbst erfahrenen Praktikern nicht immer vollständig bewusst sind.

Was ist ein Federring? Aufbau und Definition

Ein Federring ist im Grunde ein Gewindegang einer Schraubenfeder. Er besteht aus Federstahl und wird nicht als geschlossener Ring gefertigt, sondern ist an einer Stelle aufgetrennt. Die beiden Enden an dieser Trennstelle sind axial versetzt, also gegeneinander verdreht (aufgebogen). Im entspannten Zustand sieht der Ring daher aus wie eine einzelne Windung einer Spirale.

Das mechanische Prinzip

Die primäre Aufgabe eines Federrings in einer Schraubverbindung ist der Aufbau einer axialen Federkraft. Wenn die Schraube oder die Mutter angezogen wird, wird der Federring flachgedrückt. Da er aus elastischem Federstahl besteht, möchte er in seine ursprüngliche, aufgebogene Form zurückkehren.

Dies erzeugt eine dauerhafte Vorspannung zwischen dem Schraubenkopf (oder der Mutter) und dem Werkstück. Diese Vorspannung soll verhindern, dass sich die Verbindung durch Vibrationen, Setzerscheinungen oder thermische Belastungen ungewollt löst. Zusätzlich zur Federkraft wirken – je nach Bauform – auch scharfe Kanten des Rings als mechanische Sperre, die sich in die Gegenlagen eingraben und so ein Losdrehen erschweren sollen.

Man unterscheidet generell zwischen der reinen Verliersicherung (verhindert das vollständige Auseinanderfallen der Verbindung, lässt aber ein leichtes Lösen zu) und der Losdrehsicherung (verhindert bereits das erste Lösen der Verbindung). Wo der Federring hier einzuordnen ist, hängt stark von der Belastung und der verwendeten Norm ab.

Übersicht der Varianten und Normen

Wenn Sie einen Federring kaufen möchten, stoßen Sie auf verschiedene Bezeichnungen und DIN-Normen. Die wichtigsten Unterschiede liegen in der Formgebung und dem Einsatzzweck.

Federringe nach DIN 127

Die DIN 127 ist der Klassiker unter den Normen für Federringe. Sie definiert Ringe für Zylinderschrauben und andere Schraubenarten mit rechtwinkligem Kopfauflagebereich. Innerhalb dieser Norm gibt es zwei entscheidende Unterkategorien:

DIN 127 Form A (aufgebogen)

Bei der Form A sind die Enden des Schnitts nicht nur axial versetzt, sondern scharfkantig aufgebogen.

• Merkmal: Scharfe Kanten an der Schnittstelle.
• Funktion: Beim Anziehen der Schraube sollen sich diese scharfen Kanten in den Schraubenkopf und die Auflagefläche des Werkstücks "eingraben". Dies erzeugt einen Formschluss, der das Losdrehen aktiv behindert.
• Einsatz: Überall dort, wo eine erhöhte Sicherungswirkung gewünscht ist.

DIN 127 Form B (glatt)

Die Form B besitzt glatte Schnittflächen ohne aufgestellte Kanten.

• Merkmal: Die Schnittflächen sind plan.
• Funktion: Sie wirkt fast ausschließlich durch die Federkraft (Kraftschluss). Ein Eingraben in das Material findet kaum statt.
• Einsatz: Standardanwendungen, bei denen Oberflächen geschont werden sollen oder die Sicherungsanforderungen geringer sind.

Federringe nach DIN 7980

Diese Norm beschreibt Federringe, die speziell für Zylinderschrauben (z. B. Innensechskantschrauben nach DIN 912) konzipiert sind.

• Unterschied: Der Außendurchmesser dieser Ringe ist etwas kleiner als bei der DIN 127.
• Grund: Der Kopf einer Zylinderschraube ist kompakter als der eines Sechskantschraubenkopfes. Ein normaler DIN 127 Ring würde hier seitlich überstehen, was optisch unschön ist und technisch (z. B. in Senkbohrungen) zu Problemen führen kann. Wenn Sie Zylinderschrauben verwenden, sollten Sie also explizit nach DIN 7980 suchen.

Weitere verwandte Formen (DIN 128)

Häufig werden in einem Atemzug auch Federscheiben oder gewellte Federringe genannt (DIN 128). Diese sind nicht glatt geschnitten, sondern gewellt oder gewölbt. Sie bieten eine weichere Federkennlinie und werden oft bei elektrischen Kontakten oder weicheren Materialien eingesetzt, um eine konstante Flächenpressung zu gewährleisten, ohne das Material zu beschädigen.

Funktionsweise in der Praxis: Mythos vs. Realität

Die Funktionsweise von Federringen wird oft missverstanden. Es ist wichtig, zwischen der Theorie (wie es gedacht war) und der Praxis (was physikalisch passiert) zu unterscheiden. Dies ist entscheidend für die Auswahl des richtigen Produkts für Ihr Projekt.

Wie die Sicherung wirken soll

Theoretisch gleicht der Federring Setzerscheinungen aus. "Setzen" bedeutet, dass sich die mikroskopisch rauen Oberflächen von Schraube, Mutter und Werkstück unter dem Druck der Verschraubung mit der Zeit glätten und etwas abplatten. Dadurch wird die Schraube minimal länger bzw. die Klemmlänge kürzer – die Vorspannkraft sinkt, die Schraube wird locker. Der Federring soll nun wie eine gespannte Feder wirken, die sich ausdehnt und diesen Raumverlust ausgleicht, sodass die Vorspannung erhalten bleibt.

Die Grenzen der Physik: Das Setzbetrag-Problem

Bei modernen, hochfesten Schraubverbindungen (Festigkeitsklasse 8.8, 10.9 oder 12.9) ist die Vorspannkraft extrem hoch. Der Federring wird beim Anziehen vollständig "auf Block" gedrückt (also ganz platt). Das Problem: Wenn sich die Verbindung setzt, federt der Ring theoretisch zurück. In der Praxis ist der "Federweg" eines so flachen Rings jedoch sehr kurz. Bei harten Schraubverbindungen ist die Kraft, die der Ring im entspannenden Zustand noch aufbringt, oft nur ein Bruchteil der benötigten Vorspannkraft der Schraube. Sobald der Ring auch nur minimal entspannt, ist die Klemmkraft der Schraube bereits fast weg.

Was bedeutet das für den Anwender?

• Für hochfeste, sicherheitskritische Verbindungen (z. B. im Fahrzeugbau, an tragenden Teilen im Stahlbau) gelten einfache Federringe oft als nicht mehr ausreichend als alleinige Losdrehsicherung. Hier kommen heute oft Sperrkantscheiben, Keilsicherungsscheiben oder chemische Schraubensicherungen zum Einsatz.
• Für allgemeine Anwendungen im Handwerk, im Holzbau, bei elektrischen Verschraubungen oder weniger kritischen Metallkonstruktionen (Zäune, Gehäuse, leichte Maschinen) sind Federringe nach wie vor eine valide, kostengünstige und bewährte Methode, um Vibrationen entgegenzuwirken und das Lösen zu verzögern.

Die "Rücknahme" der Norm

Aufgrund der oben beschriebenen physikalischen Grenzen wurde die DIN 127 im Jahr 2003 offiziell "zurückgezogen". Das bedeutet nicht, dass der Verkauf oder die Verwendung verboten ist – ganz im Gegenteil. Es ist lediglich ein technischer Hinweis der Normungsausschüsse, dass für neue Konstruktionen mit hohen Festigkeitsklassen andere Sicherungselemente bevorzugt werden sollten. Im Handel und in der täglichen Praxis sind Federringe jedoch weiterhin unverzichtbar und millionenfach im Einsatz, da sie für den "Normalbereich" (Schrauben der Festigkeitsklasse bis 5.8 oder 6.8, sowie viele 8.8 Anwendungen ohne extreme dynamische Last) völlig ausreichend funktionieren.

Montageanleitung: Federringe und Scheiben richtig kombinieren

Eine der häufigsten Fragen in Werkstätten und auf Baustellen lautet: "Was kommt zuerst – Scheibe oder Federring?" oder "Brauche ich überhaupt beides?". Eine falsche Reihenfolge kann die Wirkung der Sicherung komplett aufheben.

Die korrekte Reihenfolge (Standardfall)

Der Federring muss immer direkten Kontakt zu dem Teil haben, das gedreht wird (Schraubenkopf oder Mutter), um dort Reibung und (bei Form A) Formschluss zu erzeugen.

Aufbau bei Verschraubung mit Mutter:

1. Schraube durch das Bauteil stecken.
2. Auf der Gewindeseite (wo die Mutter hinkommt) zuerst das Bauteil.
3. Dann (optional) eine Unterlegscheibe (um das Bauteil zu schützen).
4. Dann den Federring.
5. Zuletzt die Mutter.

Aufbau bei Verschraubung in ein Gewindeloch:

1. Schraube nehmen.
2. Federring auf die Schraube schieben (liegt direkt unter dem Kopf).
3. (Optional) Scheibe auf die Schraube schieben (zwischen Federring und Bauteil).
4. Schraube in das Bauteil drehen.

Das Problem mit der Unterlegscheibe

Hier ist Vorsicht geboten: Wenn Sie einen Federring DIN 127 Form A (den mit den scharfen Kanten) verwenden, wollen Sie, dass er sich in den Untergrund krallt.

• Legen Sie eine gehärtete Unterlegscheibe unter den Federring, kann der Ring sich zwar in die Scheibe krallen, aber die Scheibe selbst kann sich auf dem Bauteil drehen ("Schlittschuheffekt"). Die Sicherungswirkung gegen Losdrehen ist dann stark reduziert.
• Empfehlung: Verwenden Sie Federringe der Form A idealerweise ohne zusätzliche Unterlegscheibe direkt auf dem Werkstück, wenn das Werkstück nicht zu weich ist (z. B. Stahl auf Stahl). Ist das Werkstück weich (Alu, Holz, Lack), brauchen Sie eine Scheibe zum Schutz – akzeptieren Sie dann aber, dass der Federring primär nur noch als Federelement (Vorspannungserhalt) und nicht mehr als aggressive Verdrehsicherung wirkt.

Wann nimmt man Federringe und wann Scheiben?

• Nur Scheibe (Unterlegscheibe): Wenn es darum geht, die Kraft des Schraubenkopfes auf eine größere Fläche zu verteilen und das Bauteil vor Beschädigung beim Drehen zu schützen (z. B. bei Holz oder Langlöchern). Eine Scheibe allein sichert nicht gegen Losdrehen.
• Nur Federring: Wenn eine Sicherung gegen Lockern durch Vibration gewünscht ist und der Untergrund (Stahl) durch den kleinen Durchmesser des Rings nicht beschädigt wird.
• Beides: Wenn der Untergrund geschützt werden muss (Scheibe unten) UND eine gewisse Elastizität in der Verbindung erhalten bleiben soll (Federring oben).

Materialkunde: Stahl, Edelstahl und Oberflächen

Die Wahl des richtigen Materials ist entscheidend für die Langlebigkeit der Verbindung. Ein verrosteter Federring verliert seine Elastizität und bricht, wodurch die Sicherungswirkung komplett entfällt.

Federstahl (Verzinkt)

Die Standard-Federringe bestehen aus legiertem Federstahl (FST). Da dieser Stahl rosten würde, wird er meistens galvanisch verzinkt.

• Bezeichnung: "Federringe DIN 127 verzinkt"
• Anwendung: Innenbereich, trockene Umgebung, allgemeiner Maschinenbau.
• Optik: Silber glänzend oder bläulich schimmernd.

Edelstahl (A2 und A4)

Für Außenanwendungen oder in feuchten Räumen (Bad, Küche, Keller) sollten Sie zwingend zu Edelstahl greifen.

• Edelstahl A2 (V2A): Der Standard für den Außenbereich (Garten, Geländer). Bietet guten Rostschutz gegen Witterungseinflüsse.
• Edelstahl A4 (V4A): Für extreme Bedingungen, wie Salzwasser (Küstennähe), Poolbereiche (Chlor) oder Industrieatmosphäre. A4 ist säure- und seewasserbeständig.
• Wichtig: Kombinieren Sie immer Edelstahl-Schrauben mit Edelstahl-Federringen. Ein verzinkter Ring auf einer Edelstahlschraube würde durch Kontaktkorrosion extrem schnell rosten (die "edlere" Schraube frisst den "unedlen" Ring auf).

Schwarz brüniert / Phosphatiert

Für spezielle Optiken (z. B. Restaurierung alter Maschinen, Möbelbau im Industrial-Style) oder geringe Ansprüche an den Korrosionsschutz, wenn die Teile später lackiert/geölt werden.

Materialhärte

Federringe müssen hart und elastisch sein. Ein "weicher" Ring würde sich einfach plattdrücken und so bleiben. Achten Sie beim Kauf auf Markenqualität, da minderwertige Importwaren oft nicht die nötige Härte oder Federkraft besitzen und beim ersten Anziehen brechen oder sich plastisch verformen.

Auswahlhilfe und Kaufberatung

Bevor Sie Federringe kaufen, sollten Sie folgende Checkliste durchgehen, um das richtige Produkt zu finden:

1. Die richtige Größe

Die Größe eines Federrings wird immer passend zum Gewindedurchmesser der Schraube angegeben.

• Ein Federring "M8" passt auf eine M8-Schraube.
• Der Innendurchmesser des Rings ist dabei immer etwas größer als 8 mm (meist ca. 8,1 - 8,2 mm), damit er sich leicht auf das Gewinde schieben lässt. Messen Sie also nicht den Ring, sondern orientieren Sie sich an Ihrer Schraube.

Gängige Größen:

• M6: Häufig im Möbelbau, an Fahrrädern oder bei Verkleidungen.
• M8 / M10: Der Standard im Heimwerkerbereich, für Regale, Konstruktionen, leichte Holzbauarbeiten.
• M12 / M16: Schwererer Stahlbau, Maschinenverankerungen.

2. Die richtige Form

• Verwenden Sie Zylinderschrauben (Innensechskant)? -> Wählen Sie DIN 7980.
• Verwenden Sie Sechskantschrauben oder Muttern? -> Wählen Sie DIN 127.
• Brauchen Sie maximale Sicherung und der Untergrund darf verkratzen? -> Form A.
• Wollen Sie den Untergrund schonen? -> Form B (oder zusätzlich eine Scheibe).

3. Das richtige Material

Passen Sie das Material des Rings dem der Schraube an.

• Verzinkte Schraube -> Verzinkter Federring.
• Edelstahlschraube -> Edelstahl-Federring.
• Messingschraube -> Federringe aus Bronze oder Messing (seltener, aber verfügbar für Elektroanwendungen).

4. Stückzahl und Verpackung

Für den professionellen Anwender oder die gut sortierte Werkstatt lohnen sich Sortimentskästen. Da Federringe Cent-Artikel sind, ist der Einzelkauf oft unwirtschaftlich. Ein Set mit den Größen M4 bis M12 deckt 90% aller im Haushalt und Handwerk anfallenden Aufgaben ab. Achten Sie beim Online-Kauf auf die Verpackungseinheiten (VPE). Oft werden 100, 200 oder 500 Stück verkauft.

Anwendungsfehler und wie man sie vermeidet

Damit der Federring seine (wenn auch begrenzte) Wirkung entfalten kann, müssen Montagefehler vermieden werden.

Fehler 1: Wiederverwendung Ein Federring, der einmal richtig "auf Block" angezogen wurde, hat sich plastisch verformt. Er hat oft nicht mehr die volle Aufbiegung wie ein neuer Ring.

• Tipp: Bei sicherheitsrelevanten Wartungsarbeiten immer neue Federringe verwenden.

Fehler 2: Falsches Drehmoment Wird die Schraube viel zu fest angezogen (über die Streckgrenze hinaus), wird der Federring flachgequetscht und kann sogar seitlich aufspreizen oder brechen.

• Tipp: Nutzen Sie bei kritischen Verbindungen einen Drehmomentschlüssel und beachten Sie, dass ein Federring die Reibung unter dem Kopf verändert. Das Anzugsmoment muss ggf. angepasst werden.

Fehler 3: Einsatz auf Langlöchern Ein Federring hat eine kleine Auflagefläche. Auf einem Langloch (z. B. zur Justierung von Bauteilen) findet er keinen Halt und zieht sich in das Loch oder verformt sich schräg.

• Lösung: Hier muss zwingend eine stabile Unterlegscheibe (DIN 125 oder besser DIN 9021 für große Außendurchmesser) unter den Federring gelegt werden.

Ist der Federring noch zeitgemäß?

Die Antwort lautet: Ja, aber mit Verstand.

Der Federring hat seinen schlechten Ruf in der Hochtechnologie teilweise zu Unrecht auf das allgemeine Handwerk übertragen bekommen. Richtig ist: Wer eine dynamisch hochbelastete Achse an einer Achterbahn oder einen Motorblock verschraubt, verlässt sich heute nicht mehr auf einen einfachen Federring nach DIN 127.

Aber für den riesigen Bereich der allgemeinen Befestigungstechnik – vom Regalbau über die Befestigung von Rohrschellen bis hin zu Gehäuseverschraubungen – bleibt der Federring eine kostengünstige, einfach zu montierende und effektive Lösung. Er gleicht Setzbeträge bei weicheren Materialien aus, hält die Vorspannung bei thermischer Ausdehnung aufrecht und bietet bei Form A einen mechanischen Widerstand gegen Losdrehen.

Wer die Grenzen kennt und die richtige Kombination aus Schraube, Ring und Material wählt, erhält mit dem Federring nach wie vor ein zuverlässiges Sicherungselement für den täglichen Gebrauch in Handwerk und Industrie.

Federringe und Scheiben bei ESSKA

ESSKA bietet Ihnen ein breites Sortiment an Federringen und passenden Scheiben für nahezu alle gängigen Anwendungen im Handwerk, der Industrie und dem öffentlichen Bereich. Sie finden bei uns sowohl Federringe nach DIN 127 und DIN 7980 als auch spezielle Varianten für Zylinderschrauben und Sechskantschrauben in unterschiedlichen Formen und Materialien, inklusive verzinktem Federstahl sowie Edelstahl A2 und A4. So können Sie für jede Verschraubung die optimale Kombination aus Sicherung und Schutz auswählen. Unser Sortiment deckt alle relevanten Größen von M3 bis M24 ab, sodass Sie immer den passenden Federring für Ihre Schraubenverbindung finden. Darüber hinaus beraten wir Sie gern zur Auswahl des richtigen Produkts, der passenden Norm, der geeigneten Materialausführung und sinnvollen Kombinationen mit Unterlegscheiben. Für größere Bestellungen profitieren Sie von attraktiven Verpackungseinheiten und schnellen Lieferzeiten. Vertrauen Sie auf die ESSKA-Qualität und setzen Sie bei Ihrer Verbindungstechnik auf bewährte Federringe und Scheiben – zuverlässig, langlebig und immer passgenau.